Enfoque químico para una electrónica blanda más robusta

Un nuevo enfoque para estudiar polímeros conjugados permitió a los investigadores medir, por primera vez, las propiedades mecánicas y cinéticas de las moléculas individuales durante la reacción de polimerización.

Los polímeros conjugados son esencialmente grupos de moléculas encadenadas a lo largo de una columna vertebral que pueden conducir electrones y absorber luz. Esto los hace perfectos para crear optoelectrónica blanda, como dispositivos electrónicos portátiles; sin embargo, tan flexibles como son, estos polímeros son difíciles de estudiar a granel porque se agregan y se caen de la solución.

El enfoque, llamado pinzas magnéticas, permite a los investigadores estirar y torcer moléculas individuales del polímero poliacetileno conjugado. Los enfoques anteriores se basaban en la derivatización química en la que las estructuras se modifican con grupos funcionales de átomos; sin embargo, ese enfoque puede afectar las propiedades innatas del polímero.

El proceso funciona al unir un extremo de una hebra de polímero a un cubreobjetos de vidrio y el otro extremo a una pequeña partícula magnética. Luego, los investigadores usan un campo magnético para manipular el polímero conjugado, estirándolo o retorciéndolo, y midiendo la respuesta de una sola cadena de polímero que crece. Las cantidades son tan pequeñas que se mantienen solubles en solución de la forma en que normalmente no lo harían las cantidades a granel.

El equipo midió cuánto crecen en tiempo real las cadenas de polímeros conjugados, que consisten en cientos de miles de unidades de monómero. Descubrieron que los polímeros agregan un nuevo monómero por segundo, un crecimiento mucho más rápido que sus análogos no conjugados. Al tirar y estirar polímeros conjugados individuales, las llamadas medidas de extensión de fuerza, los investigadores pudieron evaluar su rigidez y comprender mejor cómo pueden doblarse en diferentes direcciones mientras permanecen conjugados y retienen la conductividad electrónica.

También descubrieron que los polímeros mostraban diversos comportamientos mecánicos de una cadena individual a la siguiente, comportamientos que habían sido predichos por la teoría pero nunca observados experimentalmente. Los hallazgos destacan tanto la singularidad de los polímeros conjugados para una variedad de aplicaciones como la fuerza de usar una técnica de manipulación e imagen de una sola molécula en materiales sintéticos.